基于无线自供能的植入式微纳集成芯片与集成系统

我国是慢性病大国,癌症、糖尿病、心脏病、癫痫、高血压等疾病已成为首要致死原因,医疗负担占比70%,形势严峻.相比口服,注射等传统给药方式,植入式精准靶向治疗按时按需、精准适量,见效迅速,几乎无副作用,被证实是慢性病的有效治疗方式.目前我国在这一领域刚刚起步,尤其在高端植入微纳集成系统级芯片(System of Chip,SoC)、微纳系统集成和封装可靠性等方面,缺少原创性核心技术和共性技术支撑平台,严重落后于欧美发达国家,相关高端医疗器械及核心部件只能高价进口.因此,需要通过突破相关关键共性技术,核心部件国产化,从创新源头推动高端医疗器械发展,从而加速推动我国医疗器械产业化落地,打破欧美日发达国家垄断.本研究以突破医疗用微纳集成芯片和微纳集成系统关键共性技术为目的,解决了微电子小尺寸、高精度、低功耗等难题.通过三维异质集成构建植入式精准靶向给药系统和迷走神经刺激器,实现精准靶向给药、无线充电、生物电信号采集、电刺激等功能,项目样机已通过生物相容性测试和动物实验验证.

一种粒子探测器的CMOS读出电路设计(英文)

提出了新型的应用于粒子探测器CMOS读出电路中的电荷灵敏放大器和CR-(RC)n半高斯整形器的结构.电荷灵敏放大器采用多晶硅电阻做反馈来减小噪声,仿真发现与传统结构相比,在探测器电容高达150pF时,输入等效噪声电荷数由5036个电子减小到2381个,代价是输出摆幅减小了0·5V.在整形器中,MOS管电阻与多晶硅电阻串联,通过调节MOS管的栅压来改变阻值,以补偿工艺的偏差,在不明显降低线性度的情况下保证了时间常数能够比较精确控制.

一种具有堆积抑制功能的半导体辐射探测器前端ASIC电路(英文)

提出了一种用于半导体辐射探测器读出的CMOS前端电路,该ASIC电路包含电荷灵敏放大器、跨导-电容型脉冲成形器、峰值检测/保持电路和甄别器,后两者结合一些逻辑电路实现了抑制脉冲成形器输出波形尾缘堆积的功能。该电路采用0.5μm、双硅三铝CMOS标准工艺设计,其核心模块电荷灵敏放大器和成形器经过了流片测试。仿真和测试结果验证了该电路的功能。

一种新型的具有稀疏化功能的半导体辐射探测器读出电路

提出了一种适用于半导体辐射探测器的全集成CMOS读出电路,该电路结合自触发方式,采用新型的稀疏化方法。当一个通道占用公共输出级时,其它通道的触发信号被延迟后再读出,从而减小了时间死区,降低误码率。除了这种稀疏化读出模式,电路还允许顺序读出,只要有一个通道触发,就依次读出所有通道的模拟电压和数字地址。该读出电路包括电荷灵敏放大器、脉冲成形器、峰值保持电路和数字控制部分,基于0.5μm DPTM CMOS工艺设计。一个四通道的试验芯片已交付加工。后仿真结果表明,正向工作时,该电路增益为79.3mV/fC,功耗为每通道4mW,线性度为99.92%。理论分析计算得出16通道,每通道粒子速率100k/s条件下,本文提出的稀疏化读出方法误码率约为2.5%,比常用的扫描方式降低了37%左右。

水合焦油废水的废弃活性炭吸附法处理工艺

为了实现高原电解铝碳阳极生产中沥青烟气净化水合焦油的综合处理利用,采用活性炭吸附法处理水合焦油废水。考察了活性炭静态吸附和动态吸附焦油废水过程中主要影响参数,如吸附剂用量、反应时间、停留时间、pH、进水流速、活性炭的类型、吸附层的高度及焦油废水浓度等,绘制了吸附等温线和穿透曲线。扩大试验进一步论证了活性炭吸附焦油废水的可行性。

P2P内容搜索的信息相似值计算方法

随着P2P网络的迅速发展,其用户数量不断增加,信息交互也越发频繁。为了降低内容搜索的复杂度和搜索时间,提出了一种以信息相似值为依据的计算方法。这种计算方法将无规则P2P网络中的节点按照节点的信息相似值划分为不同的域。在信息搜索时,将搜索的关键字与域头节点信息向量进行匹配,算法将整网搜索转化成域内或相邻域搜索,并根据用户兴趣值返回搜索结果。实验证明,这种信息相似值的计算方法在降低搜索时间的基础上,有较高的搜索命中率和查询准确率。

红外焦平面CMOS读出电路TDI功能的测试方法研究

给出了一种新颖的红外焦平面CMOS读出电路TDI功能的测试方法.该方法通过在电测试MOS场效应晶体管栅极施加不同波形的方波激励信号,观察输出电压波形的对应变化,验证TDI功能的信号延迟和累加操作是否正确.应用该方法实际测试了一款TDI型红外焦平面CMOS读出电路,各种激励模式下测试得到的输出波形均与预计的理想输出波形吻合,证明该测试方法可行,且简单、直观、有普适性.

用于288×4读出电路中的高效率模拟电荷延迟线(英文)

提出了一种带时间延迟积分功能的高性能CMOS读出电路芯片适用的高效率电荷延迟线结构。基于该结构,设计了一款288×4规格焦平面阵列组件适用的CMOS读出电路芯片,并已完成流片、测试。该芯片包括4个视频输出端,每个端口的像元输出频率为4-5MHz（如用于实现384×288规模的成像,帧频可达160Hz）。测试结果表明这款芯片具有高动态范围（大于78dB）、高线性度（大于99.5%）、高均匀性（大于96.8%）等特征。

基于环形肖特基二极管的MEMS陀螺仪接口ASIC电路温度特性分析与设计

完成了采用环形二极管结构的MEMS陀螺仪接口ASIC电路设计并且理论分析了环形肖特基二极管的温度特性对电路输出的影响。MEMS陀螺仪系统采用高频载波调制方案,在陀螺仪可动质量块施加1MHz载波,将陀螺仪振动信号调制到载波附近。环形肖特基二极管作为调制解调器,解调陀螺仪输出已调信号得到陀螺仪振动信号。这种方案可以有效放大陀螺仪输出信号。理论和仿真结果表明,肖特基二极管阈值电压随温度的变化会改变电路增益,引入一个正温度系数。采用负温度系数反馈电阻,从而降低电路总的温度系数。ASIC电路基于0.18μm CMOS工艺实现。

基于15位像素级模数转换器的640×512规格中波红外成像用48 mW数字读出电路

提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路。像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器,只有当斜坡电压信号接近积分电压时,比较器才产生功耗。此外,比较器输出脉冲信号,降低了15位量化结果存储器上消耗的动态功耗。该存储器采用三管动态结构,仅占约54μm^(2)面积,以满足15μm像素中心距的面积约束。量化结果以电流模式读出到列级,避免相邻列总线间的电压串扰。基于0.18μm CMOS工艺,采用该结构,设计并制造了640×512规格的数字读出电路。测试结果表明,在120 Hz的帧频下,功耗仅为48 mW,总积分电容为740 fF,电荷处理能力为8.8 Me^(-)。在满阱状态,等效到积分电容的噪声电压为116μV,峰值信噪比为84 dB。

非制冷微悬臂梁式红外焦平面探测器读出电路设计

针对非制冷微悬臂梁电容式红外探测器,设计了一款焦平面读出电路.根据电路噪声建模与分析,对电路进行了优化设计以抑制噪声.采用0.35μm的CMOS工艺设计,制造了16×16读出电路原型.测试结果表明,5V电源电压、50Hz帧频下电路总功耗为16.5mW,典型工作模式下线性度为99.2%,通道一致性大于97%,等效输入噪声电荷小于150e.

用于红外焦平面读出电路的增量/循环混合型模数转换器(英文)

为红外焦平面阵列读出电路设计了一个列并行的混合型模数转换器,转换过程分为两级:增量型转换器和循环型转换器,兼顾精度和转换速度的要求。电路在0.35μm XFAB工艺下设计,模拟电源为5 V,数字电源为3.3 V。此转换器可以转换0~3.2 V的电压,输出数字信号为14 bit,时钟频率5 MHz时转换周期为27.6μs。

一种集成SAR-ADC的电容式MEMS陀螺仪高精度模拟接口电路(英文)

提出一种为MEMS振动陀螺仪设计的驱动和检测接口电路。第一步采用通用级和TIA得到低噪声C／V转换，同时集成采样率1．25MS／s的14位SAR．ADCs，将驱动和感应模式的信号转换到数字域。采用这种策略，模拟电路的复杂性被降低，数字域的信号可以更精确操作。此接口适用于共振频率为3～15kHz的MEMS陀螺仪。此电路在0．18μm CMOS工艺流片。实验结果显示，在3．5kHz频率下，输出电容的噪声密度为0．03aF／√Hz。

江苏省农作物秸秆的生物天然气潜力及其温室气体减排估算

以适宜我国江苏省生物天然气生产的各类农作物秸秆的资源量为基础,以江苏省生物天然气的生产潜力为核心讨论其温室气体减排潜力。通过筛选的草谷比系数对江苏省秸秆资源进行全面系统的估算,并对江苏省秸秆资源量的区域分布规律进行探讨。研究结果显示,2012年江苏省理论秸秆资源量约4 840万t,其中水稻秸秆占秸秆资源总量的49%,小麦秸秆约占26%;可获得量约为3 934万t;秸秆的能源资源量为2 359万t。秸秆的生物天然气潜力为638 641万m3,其温室气体减排潜力为1 114.43万t。江苏省秸秆资源分布苏北地区最高,苏中地区其次,苏南地区最低。该研究结果可为江苏省秸秆资源利用提供参考依据。

中国农作物秸秆能源政策研究——基于农作物秸秆利用过程的参与主体

生物质能源具有绿色、清洁、可持续利用的优点,世界各国都在大力发展。我国农作物秸秆储量非常丰富,如果能够在健康、高效的政策制度下进行能源化生产和利用,便可以充分发挥秸秆能源的环境价值和经济效益。本研究从国内外秸秆利用政策出发,对国内农作物秸秆利用过程中的参与主体进行了分析,并根据秸秆生产者、秸秆利用者、秸秆能源消费者、秸秆能源市场管理者这四个参与主体之间的关系,对国内生物质秸秆能源利用政策进行探索,将促进我国农作物秸秆的能源化利用,有助于我国生物质能源的长期发展。

Length-Ware限制聚类的Markov加密流量分类研究

为解决网络应用加密传输中大部分分析加密流量的方法忽略通信维持的简化阶段的流量分类,并且网络中应用指纹有大量重复的问题,提出一种新型的加密流量分类方法。将报文长度作为重要的特征分析,通过高斯混合模型建模解决应用指纹的重复问题;通过限制聚类将同一应用长度相近的指纹尽可能划分到同一簇内,提高了收敛速度。实验结果表明:提出的研究方法与传统的加密流量分类方法相比,其TPR和FPR分别提高10.8%和15.7%,效果明显提高。

偏置电压交变的时分反馈闭环加速度计(英文)

提出一种改进结构的时分反馈闭环加速度计,该结构使用负系数的PID控制器,只需要一个运算放大器。改进后的结构减小了读出电路的芯片面积,同时省去一个运算放大器和两个大电阻,因此能降低系统噪声。读出电路采用0.35μm高压CMOS工艺,并包含自检测功能。测试结果显示,在自检测模式下,闭环加速度计的线性度为99.72%。在DC到200 Hz内,输出噪声电压均方根值约为140μV。

非制冷热释电红外焦平面阵列读出电路的新型结构(英文)

提出一种带有列共用结构的电容跨阻放大器(CTIA)读出结构,以实现高线性度、低功耗、低噪声和较大输出范围。该结构可以降低像素结构的复杂性,提高电路设计的灵活度。电路采用奇偶行交替连续读出的方式。采用0.35μm DPTM工艺,利用该结构设计一个原型芯片。电源电压为5 V,每列CTIA结构功耗约为29.3μW,线性度为99.98%。该原型芯片可以被扩展为320×240阵列。

用于微悬臂梁红外焦平面读出电路的片上ADC设计(英文)

设计了一种用于微悬臂梁红外焦平面读出电路的片上ADC。该ADC采用流水线结构实现,采用带溢出检测的多位第一级和后级功耗逐级缩减的方案优化系统功耗,提高线性度。该设计采用0.35μm的CMOS工艺流片验证。测试结果表明:5V电源电压、10M采样率时电路总功耗为98mW,微分非线性和积分非线性分别为-0.8/0.836LSB和-0.9/1.6LSB;输入频率为1MHz时,SFDR和SNDR分别为82和67dB。